资源简介

(共26张PPT)
第1课时 化学能转化为电能
专题6 化学反应与能量变化 第三单元 化学能与电能的转化
学习 目 标
核 心 素 养
1.通过铜锌原电池的实验探究，初步了解原电池原理。
2.了解钢铁的电化学腐蚀。
通过原电池工作原理的学习，建立认知模型，并能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律，培养证据推理与模型认知学科核心素养。
新课导入
英国有一位贵妇人因蛀牙补过一颗黄金假牙，后因车祸又补了颗不锈钢假牙。从此出现头痛、失眠、心情烦躁等症状，四处求医总是找不到病因。这种痛苦的经历一直持续了十年，直到有一次在上流社会的舞会上巧遇一位著名化学家，这位化学家帮她找到病因，才解除了病痛。
1780年，意大利生物学家伽伐尼为给妻子看病，遵医嘱买了不少青蛙。当用金属解剖刀触动靠近铜盘的青蛙腿皮时，已死去的青蛙竟然发生了抽搐。
科学史话
两种不同的金属可能与电池原理有关
新课导入
化学能常以热能形式表现出来，除热能外还有电能、光能、机械能等形式表现。
家用干电池 纽扣电池 手机电池 蓄电池
1.现实生活中化学能转化电能如何体现的？
交流讨论
2.电池对外提供电能的原理？
实验探究
观察思考
化学能转化为电能的基础实验：对比以下四步实验，观察现象，推测结论。
实验步骤1 实验步骤2 实验步骤3 实验步骤4
现象：锌片上出现无色气泡，铜片没明显现象。
结论：铜与稀硫酸不反应，2H++Zn=Zn2++H2↑
实验操作或
可观看视频
实验探究
观察思考
化学能转化为电能的基础实验：对比以下四步实验，观察现象，推测结论。
实验步骤1 实验步骤2 实验步骤3 实验步骤4
现象：锌片上出现无色气泡，铜片没明显现象。
结论：铜与稀硫酸不反应，2H++Zn=Zn2++H2↑
铜片出现无色气泡，锌片无明显现象。
(电流计指针偏转)
H+在铜片上得到电子被还原成H2,有电子从锌片流入到铜片。
实验探究
观察思考
化学能转化为电能的基础实验：对比以下四步实验，观察现象，推测结论。
原电池
如何推测正负极？
可用一干电池连接电流计验证电子流向，确定Zn片负极，
Cu片的正极。
+
实验探究
观察思考
化学能转化为电能的基础实验：对比以下四步实验，观察现象，推测结论。
如何推测正负极？
电流是如何形成的？
锌片： Zn－2e－＝Zn2+（氧化反应）
铜片： 2H++2e－＝H2↑（还原反应）
+
e
电子由锌片经导线流向铜片，电流由铜片流出，流入锌片。
铜电极附近H+减少，电解质溶液中阳离子向铜电极附近定向迁移。
H+ →
一、原电池
知识梳理
1. 定义：
把化学能转变为电能的装置
2. 原电池原理 (以Zn－H2SO4－Cu原电池为例)
电极材料 电极反应 反应类型 原电池电极
Zn片
Cu片
电池总反应 氧化反应
Zn－2e-＝ Zn2+
2H+ + 2e-＝H2↑
负极
正极
Zn+2H+＝Zn2++H2↑
还原反应
分析讨论：外电路中电子方向、电流方向；溶液中离子方向？
一、原电池
引导分析
Zn-2e-=Zn2+
2H+ +2e-=H2
还原剂(Zn) 失e- ，发生氧化反应
氧化剂(H+)在铜极上得e-，发生还原反应
电子从锌极流出，经外电路，流入铜极
H+、Zn2+
电流方向：从铜极流向锌极
+
一、原电池
知识梳理
3.形成原电池的条件
(1)有活泼性不同的两个电极
(2)两电极都接触电解质溶液
(3)正、负极，电解质溶液构成闭合回路
(4)自发进行的氧化还原反应
×
×
×
×
当堂训练
1.如下图所示的装置能够组成原电池且产生电流的是（ ）
稀硫酸
A
稀硫酸
B
硫酸铜溶液
C
乙醇水溶液
D
BC
2.下列烧杯中为稀硫酸，其中铜电极能产生气泡的是（ ）
A B C D
A
归纳总结
1.原电池形成的实质：
氧化还原反应分开在两极进行，还原剂失电子通过导线转移给氧化剂。
Zn - 2e- = Zn2+ 负极：氧化反应，价升高，失电子
得失电子守恒
总的方程式：2H++Zn = Zn2+ + H2↑
正极：还原反应，价降低，得电子
2H+ + 2e- = H2↑
2.电极反应的规律和电极反应式书写：
思考讨论
根据原电池原理如何判断原电池的正负极？
1.根据电极材料判断：一般活泼的金属为负极；
2.根据现象判断：
一般溶解的一极为负极，增重或有气泡放出的一极为正极；
3.根据两级反应判断：发生氧化反应的为负极，发生还原反应的为正极；
4.根据电流方向或电子流动方向判断：电子流出的一极是负极；
5.根据电解质溶液内离子的定向移动判断：溶液中阳离子移向正极。
活动探究
用下列材料：Zn片、Cu片、导线、水果 、电流计；
请设计一个装置使电流计指针发生偏转。
学以致用
牛刀小试
例1、把A、B、C、D4块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。
若A、B相连时，A为负极；
C、D相连时，D上产生大量气泡；
A、C相连时，电流由C经导线流向A；
B、D相连时，电子由D经导线流向B，
则此4种金属的活动性由强到弱的顺序为 .
A＞C＞D＞B
A＞B
C＞D
A＞C
D＞B
学以致用
利用原电池原理可以判断金属活泼性
一、原电池
知识梳理
4.原电池原理的应用
(1)比较金属活动性：作负极的金属活动性一般比作正极的金属活动性强。
(2)改变化学反应速率：
如：在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的铜和锌能构成原电池的正负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率。
(3)解释生活中的现象：
如潮湿的空气里钢铁容易生锈，生活中的暖贴等。
思考交流
钢铁在干燥的空气中长时间不易生锈，但在潮湿的空气里很快就会生锈，纯的铁片在潮湿的空气里也不容易生锈，这是什么原因呢？
钢铁腐蚀实质上是发生了原电池反应，潮湿的空气具备了构成原电池的条件，而干燥的空气中不具备与电解质溶液接触的条件；
纯的铁片不能构成原电池的两电极，所以不容易生锈。
交流讨论
在一块表面无锈的铁片上滴一大滴含酚酞的食盐水，放置一段时间后可以看到液滴周围逐渐呈现红色，并慢慢形成褐色的锈斑。试说明产生此现象的原因。
形成 铁-碳 原电池
负极(Fe)：2Fe－4e－===2Fe2＋
正极(C)：2H2O＋O2＋4e－===4OH－
总反应：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2
溶液中：
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，
2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3-x)H2O　
二、钢铁的电化学腐蚀
知识梳理
1.电化学腐蚀：不纯的金属跟电解质溶液接触，发生原电池反应，比较活泼的
金属失电子而被氧化。
原电池反应能加快负极金属的腐蚀速率。
2.钢铁的腐蚀条件：
钢铁表面形成的电解质溶液中溶有O2，通常呈中性或弱碱性
3.钢铁电化学腐蚀原理的应用——暖贴
交流讨论
结合钢铁电化学腐蚀原理，分析如何对金属材料进行防腐蚀？
分析：可将被保护金属设计成原电池的正极。
例如：为了保护轮船不被腐蚀，可以在船体上焊上一些活泼性比铁更强的金属，如锌，Zn为负极，而Fe为正极，构成原电池防止铁腐蚀。
船体防腐锌合金
课堂小结
当堂训练
1.a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b 相连时，电流由a经导线流向b，c、d相连时，电子由d到c；a、c相连时，a极上产生大量气泡，b、d相连时，H＋移向d极，则四种金属的活动性顺序由强到弱的顺序为：
解析　a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b 相连时，电流由a经导线流向b，金属的活动性顺序b>a，c、d相连时，电子由d到c，金属的活动性顺序d>c；a、c相连时，a极上产生大量气泡，金属的活动性顺序c>a，b、d相连时，H＋移向d极，金属的活动性顺序b>d，金属的活动性顺序 b>d>c>a。
b>d>c>a
当堂训练
2.某原电池总反应为：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，能实现该反应的原电池是(　　)
A.正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3溶液
B.正极为C，负极为Fe，电解质溶液为FeSO4溶液
C.正极为Fe，负极为Zn，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液
D.正极为Ag，负极为Cu，电解质溶液为CuSO4溶液
解析：根据2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋知，Fe失电子作负极，比Fe的活泼性弱的金属或导电的非金属作正极，Fe3＋得电子发生还原反应，所以电解质溶液为可溶性的铁盐，A项正确；铁作负极，碳作正极，电解质溶液为FeSO4溶液，不能发生氧化还原反应，B项错误；Zn作负极，Fe作正极，电解质为可溶性的硫酸铁，总反应为：3Zn＋2Fe3＋===3Zn2＋＋2Fe，C项错误；Cu和Ag与CuSO4溶液都不能自发地发生氧化还原反应，D项错误。
A
当堂训练
3.如图所示，液面上浮着一个空心铁球。数天后可观察到的现象是(　　)
①铁球表面出现红棕色锈斑　
②铁球表面出现黑色锈斑
③量筒内水位下降　
④量筒内水位上升
A.①③ B.①④ C.②③ D.③④
解析：量筒中空气、溶有O2的食盐水和铁球(铁碳合金)组成原电池，发生电化学腐蚀。负极：2Fe-4e－==2Fe2＋，正极：O2+2H2O+4e－==4OH－。Fe2＋与OH－结合成Fe(OH)2，再被氧化成Fe(OH)3，Fe(OH)3脱水成为Fe2O3·xH2O而出现红棕色锈斑。由于量筒中的O2被吸收，所以量筒内的水位会上升。
B
本节内容结束

展开更多......

收起↑